聚氨酯泡沫发泡剂亟待更新换代□宋玉春 1994年以来，一氟二氯乙烷（HCFC-141b）在美国一直被广泛作
1994年以来，一氟二氯乙烷（HCFC-141b）在美国一直被广泛作为发泡剂用于生产聚氨酯绝缘泡沫。但是从2003年1月1日，这种材料的供应在美国受到严格限制。美国环境保护总局（EPA）提出议案，在2002年12月31日之后，逐步停止HCFC-141b的生产和进口。在截止期限之前生产或进口的库存HCFC-141b则可使用到2004年，到2005年必须停止其在发泡剂方面的使用。因此，急需选择合适的替代品，选择依据主要取决于泡沫规格、产品性能要求、必要的工艺设备调整以及发泡剂的价格等。寻找潜在的发泡剂替代品 潜在的可用于发泡剂替代品的物质包括二氧化碳、碳氢化合物和
潜在的可用于发泡剂替代品的物质包括二氧化碳、碳氢化合物和氟碳化合物。 1.二氧化碳
1.二氧化碳 自从氟氯烃（CFCs）开始分阶段淘汰，二氧化碳一直是较为理想
自从氟氯烃（CFCs）开始分阶段淘汰，二氧化碳一直是较为理想的替代品，用于非绝缘场合。二氧化碳不易燃烧、不含氯，因此，对臭氧破坏可能性（ODP）为零。 以前，用二氧化碳发泡的泡沫需要添加水，水与异氰酸盐反应生
以前，用二氧化碳发泡的泡沫需要添加水，水与异氰酸盐反应生成二氧化碳用以膨胀泡沫。由于水是很廉价的，因此与水反应的异氰酸盐无须过量。另外，该反应属于放热反应，反应时在反应体系中能够产生高温，在泡沫厚度较高时甚至可能着火。对于质地坚硬的泡沫来说，还有一些潜在的缺陷，如表面易碎和由于聚氨酯的泡沫结构导致与基质的粘接性能不良。 近来，出现了将液体二氧化碳直接注入预反应体系中的直接注射
近来，出现了将液体二氧化碳直接注入预反应体系中的直接注射技术，并已经应用于制备柔软泡沫。需要指出的是采用该技术需要投资增加新设备。 2.碳氢化合物
2.碳氢化合物 欧洲很快就接受了用碳氢化合物作为聚氨酯泡沫发泡剂，但是在
欧洲很快就接受了用碳氢化合物作为聚氨酯泡沫发泡剂，但是在美国，有关挥发性有机化合物（VOC）的规定阻碍了碳氢化合物的使用。然而，碳氢化合物具有很强的优势，如低成本、ODP为零。碳氢化合物的蒸汽具有可燃性，所以使用碳氢化合物需要对现有工艺设备进行改进，甚至为了保证安全生产可能需要搬迁厂址。处理程序必须事先严格设定，相关的安全规章制度也必须严格执行。因此，尽管碳氢化合物本身成本比其他替代品低，但由于需要在安全设施上进行投资，总体成本仍相对较高。 赞同使用碳氢化合物的生产商认为，使用碳氢化合物只需一次性
赞同使用碳氢化合物的生产商认为，使用碳氢化合物只需一次性投资，而使用氟碳烃需要再次投资。他们还宣称，使用碳氢化合物将无须担心未来《蒙特利尔议定书》和《东京议定书》如何修订，因为碳氢化合物作为发泡剂能够满足ODP为零和可忽略的温室效应的最终要求。 然而，碳氢化合物作为发泡剂不具有良好的热绝缘性能。这就限
然而，碳氢化合物作为发泡剂不具有良好的热绝缘性能。这就限制了碳氢化合物仅能用于低温应用领域，如家用冰箱。在温度较高的应用领域如民用热水器，碳氢化合物与其他发泡剂相比仍有竞争力。在通常使用的液体碳氢化合物中，环戊烷的绝缘性能最好。 3.氟碳化合物
3.氟碳化合物 目前，共有4种氟碳化合物作为可替代发泡剂，HCFC-22和
目前，共有4种氟碳化合物作为可替代发泡剂，HCFC-22和HCFC-142b仅仅适用于商业制冷和轻质聚氨酯夹心板以及硬质聚氨酯泡沫。尽管如此，EPA仍然要求使用者保证和证明应用HCFC-22和HCFC-142b的领域采用其他可接受的替代品不具有技术可行性,以限制它们的使用。 HCFC-22和HCFC-142b价格相对较低，并且其性能在使用中得到
HCFC-22和HCFC-142b价格相对较低，并且其性能在使用中得到良好验证。然而二者都是气体，而且就其本身而论，要想取代液体HCFC-141b需要一些特殊的设备和技术。另外需要注意的是，含有高浓度气体发泡剂的预混物在没有压力的时候将会起泡沫，这些泡沫与使用液体发泡剂吹制的泡沫相比流动性能较差。为了解决起泡沫和流动性较差的问题，原位产生的水和泡沫一般用作发泡剂。 相反，HFC-134a的ODP为零、不易燃烧、属非VOC物质，其温
相反，HFC-134a的ODP为零、不易燃烧、属非VOC物质，其温室效应也符合EPA要求。然而，HFC-134a吹制的聚氨酯泡沫的绝缘性能通常不如碳氢化合物吹制的好，其原因是HFC-134a在标准聚氨酯化学品中的溶解性差。HFC-134a通常和水一起发泡，如果发泡时能够减少水，将可以和碳氢化合物吹制的泡沫相比。 HFC-134a比HCFC-141b、HCFC-22、HCFC-142b和碳氢化合物价
HFC-134a比HCFC-141b、HCFC-22、HCFC-142b和碳氢化合物价格昂贵，但是仍有一些生产商生产，原因在于购买部门认为其价格长期平稳，供应稳定。许多使用HCFC-22的加工商认为HFC-134a是个很好的替代品。 HFC-245fa是一种新开发的化学品，主要用于发泡剂市场。在目
HFC-245fa是一种新开发的化学品，主要用于发泡剂市场。在目前所有可能替代品中，HFC-245fa的绝缘性能最佳。正是由于这个原因，HFC-245fa被应用于绝缘性能至关重要的领域，比如家用电冰箱和冷柜等必须满足电力绝缘标准的应用领域。不过，美国一些生产商已经选择了别的发泡剂，通过改进其制品的机械性能，从而节省了能源。 HFC-245fa比HCFC-141b价格更昂贵，因此阻碍了HFC-245fa进
HFC-245fa比HCFC-141b价格更昂贵，因此阻碍了HFC-245fa进入一些应用领域，比如户外制冷装置等不需要很高绝缘性能的领域。成本居高不下也使得HFC-245fa的生产商研究共发泡技术。 如果使用HFC-245fa作为发泡剂，安装的设备无须大的变动。然
如果使用HFC-245fa作为发泡剂，安装的设备无须大的变动。然而，在储存和生产设备中需要增加一些必要的冷却和高压部件。 4.混合物
4.混合物 混合物直接作为发泡剂已经引起了业内关注。在欧洲，这方面的
混合物直接作为发泡剂已经引起了业内关注。在欧洲，这方面的发展更快，围绕着开发碳氢混合物发泡剂已经开展了大量的工作。 将几种替代发泡剂混合使用被认为是降低成本、改善热绝缘性、
将几种替代发泡剂混合使用被认为是降低成本、改善热绝缘性、降低可燃性、增强产品表面特性以及满足环保要求的有效方法。在混合物中，使用HFC-245fa能够增强绝缘性能；将不可燃的替代发泡剂和碳氢化合物混合使用，能够减少可燃性蒸汽的数量；使用二氧化碳能够增加成本竞争优势。目前，开发更好的混合物和共发泡体系的研究工作仍在继续进行。更改设备应有针对性 更换使用发泡剂时必须对设备进行改动，改动设备可以分为3
更换使用发泡剂时必须对设备进行改动，改动设备可以分为3类：用于低沸点发泡剂（LBBAs）、用于碳氢化合物、用于HFC-245fa。 LBBAs包括二氧化碳、HCFC-22，HCFC-142b和HFC-134a。使用
LBBAs包括二氧化碳、HCFC-22，HCFC-142b和HFC-134a。使用这些发泡剂时，必须增加生产系统的压力，确保这些发泡剂处于液体状态。设备的耐受压力等级以及压力和温度控制等方面的设计要求要高于常规设备。设备的管线以及密封也必须符合系统的压力要求。每个耐用部件如容器罐、过滤器、计量泵、混合喷头和换热器的出口和进口的隔离阀门都要重新设计，以保证生产的稳定运行。 LBBAs发泡剂暴露在大气中将导致泡沫产生。使用专门的混合技
LBBAs发泡剂暴露在大气中将导致泡沫产生。使用专门的混合技术能够保证发泡剂在混合时溶解在溶剂中。此项混合技术的关键是在排出活塞中安装一个节流阀，在容器罐中产生向后的压力，从而避免发泡剂起泡沫。 至于碳氢化合物（如环戊烷、异戊烷和丁烷），最重要的设备改
至于碳氢化合物（如环戊烷、异戊烷和丁烷），最重要的设备改进是防止发泡剂燃烧。使用碳氢化合物作为发泡剂时，设备改进要比使用其他发泡剂的成本更高、涉及范围更宽。系统中，任何可能导致蒸汽泄漏的裂缝都必须检测出来。防范和安全措施必须全面到位，以便及时应对任何蒸汽泄漏的发生。系统设备的更改通常包括增设蒸汽区域围墙、电器接地、蒸汽级检测设备和裂缝控制体系。隔离危险区域能够最大程度上降低工区电器的升级更新，从而减少相应的投资要求。 对于HFC-245fa及其混合物来说，温度控制是至关重要的，原因
对于HFC-245fa及其混合物来说，温度控制是至关重要的，原因在于HFC-245fa的沸点较低。除此之外，现有设备只需进行一些小的必要的改动即可。更换发泡剂应优先规划 为了确保能够选择合适的聚氨酯发泡剂替代品，需要全面收集各
为了确保能够选择合适的聚氨酯发泡剂替代品，需要全面收集各种能够影响到最终决定的信息。因此，最好有专人负责规划更换发泡剂，配合决策。规划人员负责起草与各方面要签订的合同以及收集和监测各种信息。在更换发泡剂过程中，全面而仔细的规划是必不可少的，需要优先进行。